[发明专利]一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法

权利要求书

1.一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法，其特征在于，其方法包括：

将一个LED光源和三个PD接收机布置于室内顶部，将角立方体结构的反射器设置于室内的待定位物上；

LED光源的光线经反射器逆反射向各PD接收机接收，获取反射器初始位置下各PD接收机的接收功率；

反射器随待定位物移动，获取移动后各PD接收机的接收功率；

构建定位模型，定位模型包括第i个PD接收机接收第k位置反射器的接收功率差：

上式中P_ri,k为获取的第i个PD接收机接收第k位置反射器的接收功率，P_t为反射器损耗，ml为朗伯指数，A_si为第i个PD接收机的有效接收区域面积，d_ik为第i个PD接收机到第k位置反射器的距离，θ_i,k为LED光源向第k位置反射器、第i个PD接收机发射光线的入射角，g(θ_i,k)为集中器增益，α_i,k为反射器俯仰角和方位角都为零时、第i个PD接收机对应第k位置反射器的有效反射面积与最大有效反射面积的比值，β_i,k为反射器俯仰角和方位角任意时、第i个PD接收机对应第k位置反射器倾斜光源平面上虚拟有效反射面积与真实光源平面上有效反射面积的比值；

定位模型以的最小二乘优化、基于三边定位的定位算法获得反射器初始位置下的三维坐标、方位角和俯仰角，得到待定位物的定位结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法，其特征在于，反射器随待定位物移动时方位角和俯仰角不变，三边定位算法包括：

h＝|z₀-z_i|、

上式中v_i,k为第i个PD接收机到第k位置反射器水平距离，x₀、y₀和z₀为反射器初始位置下的三维坐标，x_i、y_i和z_i为第i个PD接收机的三维坐标，h为第i个PD接收机到反射器的垂直距离，为反射器的移动角度，c为反射器的移动距离，k＝1表示反射器处于初始位置，k＝2表示反射器处于移动一次后的位置；d_ik为第i个PD接收机到第k位置反射器的距离；获取和c。

3.根据权利要求2所述的一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法，其特征在于，三边定位算法包括：上式中θ_i,k为LED光源向第k位置反射器、第i个PD接收机发射光线的入射角，v_i,k为第i个PD接收机到第k位置反射器水平距离，h为第i个PD接收机到反射器的垂直距离。

4.根据权利要求1所述的一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法，其特征在于，所述反射器顶部为圆柱结构，反射器底部为三棱锥结构。

5.根据权利要求4所述的一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法，其特征在于，定位模型包括上式中α_i,k为反射器俯仰角和方位角都为零时、第i个PD接收机对应第k位置反射器的有效反射面积与最大有效反射面积的比值，r为反射器顶部直径，r为由光线入射角引起的输入和输出孔半径，D为由光线入射角引起的输入孔径和输出孔径的位移，D_s为由反射器内陷引起的输入和输出的额外孔径位移，L为反射器的反射面长度，L_s为反射器的上壁长度。

6.根据权利要求5所述的一种基于逆反射的室内可见光被动定位方法，其特征在于，定位模型包括上式中φ为光线的折射角，θ_i,k为LED光源向第k位置反射器、第i个PD接收机发射光线的入射角，n为反射器涂层的折射率。